מאפייני גנרטור ישר זרם עם סיבוב מקבילי

הגדרת מטאור סדרה

מגניט חשמל DC מסדרה מוגדר כמגניט שבו הסיבובים המגנטיים, הסיבובים של הארמור והמעגל החיצוני של העומס מחוברים בשרשרת, מה שגורם לאותו זרם לזרום דרך כל חלק.

 במגנטים מסוג זה, הסיבובים המגנטיים, הסיבובים של הארמור והמעגל החיצוני של העומס מחוברים בשרשרת כפי שמוצג בתרשים להלן.

לכן, אותו זרם זורם דרך הסיבובים של הארמור, הסיבובים המגנטיים והעומס.

יהיה, I = Ia = Isc = IL

כאן, Ia = זרם הארמור

Isc = זרם השדה הסידורי

IL = זרם העומס

ישנם בדרך כלל שלושה מאפיינים חשובים ביותר במגניט DC מסדרה המראים את הקשר בין כמויות שונות כגון זרם השדה הסידורי או זרם הפעלה, מתח יוצר, מתח טרמינלי וזרם עומס.

עקומת מאפיינים מגנטיים

העקומה המראה את הקשר בין מתח ללא עומס לבין זרם הפעלת השדה נקראת עקומת מאפיינים מגנטית או עקומת מעגל פתוח. מכיוון שאחרי עומס, המתח על קצות העומס הוא מעגל פתוח, לא יהיה זרם שדה בשדה מכיוון שהארמור, השדה והעומס מחוברים בשרשרת ואלו שלושה מהווים מעגל סגור. לכן, ניתן להשיג עקומה זו באופן מעשי על ידי הפרדת הסיבובים המגנטיים והפעלת המגניט DC מקורות חיצוניים.

בתמונה, העקומה AB מראה את המאפיינים המגנטיים של מגניט DC מסדרה. העקומה היא ליניארית עד שהפולסים מגיעים לשיא. אחרי נקודה זו, המתח הטרמינלי אינו עולה באופן משמעותי עם זרם שדה נוסף. עקב מגנטיזם שאריות, יש מתח התחלתי על הארמור, כך שהעקומה מתחילת מעט מעל הראשית בנקודה A.

עקומת מאפיינים פנימית

עקומת המאפיינים הפנימית מראה את הקשר בין המתח שנוצר בארמור לבין זרם העומס. העקומה מציגה את הנפילת המתח שנגרמת כתוצאה מהשפעת הדמגנטיזציה של ריאקציית הארמור, מה שגורם למתח הנוצר (Eg) להיות פחות מהמתח ללא עומס (E0). לכן, העקומה יורדת מעט מעקומת המאפיינים של המעגל הפתוח. בתמונה, העקומה OC מייצגת את המאפיינים הפנימיים.

עקומת מאפיינים חיצונית

עקומת המאפיינים החיצונית מראה את השינוי במתח הטרמינלי (V) עם זרם העומס (IL). המתח הטרמינלי של סוג זה של מגניט מתקבל על ידי חיסור הנפילת המתח עקב ההתנגדות של הארמור (Ra) והתנגדות השדה הסידורי (Rsc) מהמתח שנוצר (Eg).

מתח טרמינלי V = Eg – I(Ra + Rsc)

עקומת המאפיינים החיצונית נמצאת מתחת לעקומת המאפיינים הפנימית כי ערך המתח הטרמינלי הוא פחות מהמתח הנוצר. כאן בתמונה העקומה OD מציגה את המאפיינים החיצוניים של מגניט DC מסדרה.

מהמאפיינים של מגניט DC מסדרה, אפשר לראות כי ככל שהעומס גדל (ולכן גם זרם העומס), המתח הטרמינלי עולה בהתחלה. אך לאחר הגעה לשיא, הוא מתחיל לרדת עקב השפעת הדמגנטיזציה של ריאקציית הארמור. הקו הקטוע בתמונה מראה תופעה זו, המראה כי הזרם נשאר בערך קבוע למרות שינויים בהתנגדות העומס. כאשר העומס גדל, גם זרם השדה גדל, מכיוון שהשדה מחובר בשרשרת עם העומס. באופן דומה, זרם הארמור גדל מכיוון שהוא גם מחובר בשרשרת. אך עקב השיא, חוזק השדה המגנטי והמתח הנוצר אינם עולים באופן משמעותי. הזרם המוגבר של הארמור גורם לריאקציה גדולה יותר של הארמור, מה שגורם לנפילה במתח העומס. אם המתח העומס יורד, גם זרם העומס יורד, מכיוון שזרם הוא פרופורציונלי למתח (חוק אוהם). השפעות אלו בו-זמנית אומרות שאין שינוי משמעותי בזרם העומס בחלק הקטוע של עקומת המאפיינים החיצונית. התנהגות זו גורמת למגניט DC המסדרה להיות מגניט זרם קבוע.

מגניט זרם קבוע

מגניט DC מסדרה ידוע כמגניט זרם קבוע מכיוון שזרם העומס נשאר כמעט קבוע למרות השינויים בהתנגדות העומס.